CN208092132U - 一种海水电导率测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种海水电导率测量仪，包括稳压芯片、采集电路和时钟电路，所述稳压芯片连接有单片机，所述单片机连接有通信芯片，所述采集电路包括依次连接的仪表放大器、第一模拟开关、第一运算放大器、电导率传感器、减法电路和第二运算放大器，所述仪表放大器的输入端连接所述稳压芯片，所述第一运算放大器的输出端还连接所述减法电路，所述时钟电路包括依次连接的时钟芯片、D触发器、第二模拟开关、低通滤波器、第三运算放大器和AD模数转换器，所述D触发器的输出端还连接所述仪表放大器，所述第二运算放大器的输出端连接所述第二模拟开关，所述AD模数转换器连接所述通信芯片，所述单片机连接有上位机。本实用新型测量速度快，且精准度高。
Description
技术领域
本实用新型属于电导率测量技术领域，具体涉及一种海水电导率测量仪。
背景技术
海水盐度是海洋水文测量的要素之一，测量海水盐度对海洋科学研究、海洋开发利用和军事国防都具有重要意义。海水电导率测量是进行盐度测量的重要手段，使用电导率传感器测量盐度，具有精确度高，速度快，计算海水密度可靠以及便于现场测量等优点。海水盐度的测量方法多种多样，其中电导率法测量准确度高、响应时间短，换算密度准确，特别是在1978年制定实用盐标之后，采用传感器测量海水电导率并换算出实用盐度占据现场盐度测量的主导地位。
现有的海水电导率测量仪器是一种分析仪器，需要从海水中取样，然后用仪器测量海水的电导率，这种测量仪器的精度高，但是从取样到测量，使用起来费时费力，且无法做到实时测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种海水电导率测量仪，可实时测量，测量速度快，且精准度高。
本实用新型提供了如下的技术方案：
一种海水电导率测量仪，包括稳压芯片、采集电路和时钟电路，所述稳压芯片连接有单片机，所述单片机连接有通信芯片，所述采集电路包括依次连接的仪表放大器、第一模拟开关、第一运算放大器、电导率传感器、减法电路和第二运算放大器，所述仪表放大器的输入端连接所述稳压芯片，所述第一运算放大器的输出端还连接所述减法电路，所述时钟电路包括依次连接的时钟芯片、D触发器、第二模拟开关、低通滤波器、第三运算放大器和AD模数转换器，所述D触发器的输出端还连接所述仪表放大器，所述第二运算放大器的输出端连接所述第二模拟开关，所述AD模数转换器连接所述通信芯片，所述单片机连接有上位机。
优选的，所述稳压芯片和所述时钟芯片均连接有电源，所述电源为所述稳压芯片和所述时钟芯片上电。
优选的，所述单片机采用STM32L476芯片，所述通信芯片采用MAX3221芯片。
优选的，所述仪表放大器为AD8226芯片，所述时钟芯片采用LTC1799CS5芯片，所述第一模拟开关采用ADG1419。
优选的，所述第三运算放大器的输入端设有1uf的电容。
本实用新型的有益效果是：测量仪加入时钟芯片，保证了信号的稳定性，经过模拟开关芯片产生了一个稳定的方波信号，这样做保证了测量时的高精度；测量仪采用单片机，单片机处理数据过程中，消耗的功率小，稳定性高；针对测量海水电导率的响应速度，仪器在第三运算放大器的正向输入端，选用了1uf的电容，既不会影响电路的稳定性，同时加快了时速，还保证了数据的准确度。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种海水电导率测量仪，包括稳压芯片、采集电路和时钟电路，稳压芯片连接有单片机，单片机连接有通信芯片，采集电路包括依次连接的仪表放大器、第一模拟开关、第一运算放大器、电导率传感器、减法电路和第二运算放大器，仪表放大器的输入端连接稳压芯片，第一运算放大器的输出端还连接减法电路，所述时钟电路包括依次连接的时钟芯片、D触发器、第二模拟开关、低通滤波器、第三运算放大器和AD模数转换器，D触发器的输出端还连接仪表放大器，第二运算放大器的输出端连接第二模拟开关，AD模数转换器连接通信芯片，单片机连接有上位机。
如图1所示，一种海水电导率测量仪的测量过程：接通电源后，单片机发出采集命令指令，通过通信芯片MAX3221传到电路中；稳压芯片把+5V的电压稳压到+3V，再经过仪表放大器AD8226将+3V电压转换成-3V电压；时钟芯片产生2KHz的方波信号，经过D触发器产生2分频电路，此时输出1KHz的方波信号；稳压后的+3V电压和转换后的-3V电压同时作为输入进入到第一模拟开关ADG1419中，1KHz的方波作为使能信号，作用于ADG1419，产生从-3V到+3V的方波信号；方波信号经过第一运算放大器，产生的电流进入电导率传感器，在海水中检测的海水电导率以电流I的形式反馈到第一运算放大器中，形成一个深度负反馈电路；电流I经过第一运算放大器中的电阻产生电压进入减法电路，经过第二运算放大器，产生一组相位相反的方波信号TPC1和TPC2，这两个信号经过第二模拟开关，产生一个带有纹波，振幅为定值的直流电压信号，经过RC二阶低通滤波器，滤除纹波，再经过第三运算放大器，得到AD模数转换器的输入电压，通过AD模数转换器，模拟量电压信号转变为数字量，传送到单片机，经过单片机处理数据得到海水电导率值。
进一步的，本方案中信号是由一个时钟源LTC1799CS5产生的，保证了信号的稳定性，经过模拟开关芯片ADG1419产生了一个稳定的方波信号，这样做保证了测量时的高精度，且LTC1799CS5芯片是一款由外部电阻设置频率的芯片，频率范围1KHz到3MHz，频率误差小，供应电压+2.7V到+5.5V。本方案中单片机采用低功耗芯片，在电路的处理过程中，消耗的功率小，稳定性高，单片机可采用STM32L476，其是一款超低功耗芯片，采用Cortex-M4核心，32位微程序控制器和浮点单元运算(MCU+FPU)，1MB的闪存，128KB的静态存储，处理性能高达100DMIPS。
进一步的，针对测量海水电导率的响应速度，本方案在第三运算放大器的正向输入端，选用了1uf的电容，既不会影响电路的稳定性，同时加快了时速，还保证了数据的准确度。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种海水电导率测量仪，其特征在于，包括稳压芯片、采集电路和时钟电路，所述稳压芯片连接有单片机，所述单片机连接有通信芯片，所述采集电路包括依次连接的仪表放大器、第一模拟开关、第一运算放大器、电导率传感器、减法电路和第二运算放大器，所述仪表放大器的输入端连接所述稳压芯片，所述第一运算放大器的输出端还连接所述减法电路，所述时钟电路包括依次连接的时钟芯片、D触发器、第二模拟开关、低通滤波器、第三运算放大器和AD模数转换器，所述D触发器的输出端还连接所述仪表放大器，所述第二运算放大器的输出端连接所述第二模拟开关，所述AD模数转换器连接所述通信芯片，所述单片机连接有上位机。
2.根据权利要求1所述的一种海水电导率测量仪，其特征在于，所述稳压芯片和所述时钟芯片均连接有电源，所述电源为所述稳压芯片和所述时钟芯片上电。
3.根据权利要求1所述的一种海水电导率测量仪，其特征在于，所述单片机采用STM32L476芯片，所述通信芯片采用MAX3221芯片。
4.根据权利要求1所述的一种海水电导率测量仪，其特征在于，所述仪表放大器为AD8226芯片，所述时钟芯片采用LTC1799CS5芯片，所述第一模拟开关采用ADG1419。
5.根据权利要求1所述的一种海水电导率测量仪，其特征在于，所述第三运算放大器的输入端设有1uf的电容。
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